本实用新型专利技术提供了一种适用于隧道岩爆段的储能装置，涉及岩爆段安全防护领域，包括设置在岩爆段的壳体和吸能装置；所述吸能装置包括吸能按钮和蓄电池，所述吸能按钮设置在壳体外侧，所述蓄电池设置在壳体内部，岩爆段飞溅的岩石会撞击吸能按钮，所述吸能按钮将机械能转化为电能储存在蓄电池内。采用本方案，能逐级释放地应力，将中等及强烈岩爆分解为可控式持续性轻微岩爆，并利用储能装置，吸收并储存岩爆能量，并进行高压注水，可对中等及强烈岩爆段的围岩应力进行极大的释放。爆段的围岩应力进行极大的释放。爆段的围岩应力进行极大的释放。
【技术实现步骤摘要】
一种适用于隧道岩爆段的储能装置
[0001]本技术涉及岩爆段安全防护领域，具体涉及一种适用于隧道岩爆段的储能装置。
技术介绍
[0002]岩爆是地下工程中开挖后围岩块石以突然、猛烈的形式向开挖空间弹射、抛掷和喷出的动力破坏现象，岩爆的奇异力学特点体现在其具有局部性、突发性、隐蔽性、滞后性、无前兆性、高初速度和高冲击动能，常常能造成地下工程重大人员伤亡和经济损失。
[0003]近年来，我国高埋深隧道数量逐渐增多，随着埋深的增加，地应力明显增大，加剧了深埋隧道工程岩爆的破坏性和发生频率。多次岩爆灾害发生以后，岩爆的防治已经成为了制约深埋隧道工程安全建设的瓶颈问题。
[0004]岩爆作为世界性的地下工程难题之一，特别是中等及强烈岩爆段，国内外在岩爆预测和防治措施方面，均无创新性的有效方法，对于岩爆的处理仍以被动防护为主。
[0005]进一步优化隧道岩爆段的装配工艺和施工方法，无疑对结构设计和安全性具有重要意义。
技术实现思路
[0006]为解决上述提出的进一步优化隧道岩爆段的装配工艺和施工方法，无疑对结构设计和安全性具有重要意义问题，本技术提供了一种适用于隧道岩爆段的储能装置，采用本方案，能逐级释放地应力，将中等及强烈岩爆分解为可控式持续性轻微岩爆，主动引导轻微岩爆发生于超前导洞中，并利用储能装置，放置于能量释放区，吸收并储存岩爆能量，进行高压注水，软化围岩，可对中等及强烈岩爆段的围岩应力进行极大的释放。
[0007]本技术采用的技术方案为：一种适用于隧道岩爆段的储能装置，包括设置在岩爆段的壳体和吸能装置；
[0008]所述吸能装置包括吸能按钮和蓄电池，所述吸能按钮设置在壳体外侧，所述蓄电池设置在壳体内部，岩爆段飞溅的岩石会撞击吸能按钮，所述吸能按钮将机械能转化为电能储存在蓄电池内。
[0009]本方案具体运作时，在中等及强烈岩爆段岩爆发生时，岩石瞬时爆发出很大的能量，并在导洞内四处迸溅，此时在岩爆空间内放入本装置，部分飞溅的岩石会撞击壳体上的吸能按钮，使吸能按钮产生挤压，吸能按钮和壳体内的蓄电池连接，此时吸能按钮便能通过挤压将机械能转化为电能，并将电能输送到蓄电池内进行储存,在蓄电池中储存的电能可用于推进储能装置或提供起爆能源等，具有极大的经济效益。
[0010]进一步的，还包括设置在吸能按钮底部的发电机，所述吸能按钮向下挤压驱动发电机中的转子转动切割磁场，所述发电机通过整流装置将电能储存在蓄电池中。
[0011]本方案具体运作时，在吸能按钮底部设置发电机，发电机采用小型发电机，发电机设置在壳体内侧，飞溅的岩石撞击吸能按钮时，吸能按钮向下挤压驱动发电机中的转子转
动，转子转动能切割磁场，产生交流电，发电机产生的交流电再通过稳流装置将交流电转化为直流电，并将直流电传输到蓄电池中进行储存。
[0012]进一步的，所述吸能按钮和发电机均为多个。
[0013]本方案具体运作时，因飞溅的岩石较多，且无规则运行，为提高储存电能的效率，在壳体上设置多个吸能按钮，多个吸能按钮底部均设置有发电机，多个发电机均和稳流装置连接，将电能储存在蓄电池中。
[0014]进一步的，所述壳体一端设置有扁千斤顶，所述扁千斤顶插入围岩内部。
[0015]本方案具体运作时，围岩岩爆过程中，飞溅的岩石会以突然、猛烈的形式向开挖空间弹射、抛掷和喷出，造成强大的冲击力，为使本装置能正常运行，在壳体一端设置扁千斤顶，并将扁千斤顶插入围岩中，其中扁平千斤顶主要用于狭窄地方，空间位置小的施工现场，扁平千斤顶具有重量轻、吨位大、移动灵活特点，具有很好的操作能力，扁平千斤顶通过高压胶管连接，可实现远距离操作，扁千斤顶能更好的稳定壳体，不会因岩爆冲击使壳体移动。
[0016]进一步的，还包括注水装置，所述注水装置包括喷水器和蓄水箱，所述蓄水箱位于壳体内部，所述喷水器位于壳体外部，所述蓄水箱为喷水器供水，所述喷水器对岩爆段的围岩高压喷水。
[0017]本方案具体运作时，在壳体内还设置注水装置，注水装置包括喷水器和蓄水箱，蓄水箱为喷水器拱水，喷水器能对岩爆段的围岩高压喷水，用于软化岩石和冷却地热，逐步降低岩爆的可能性。
[0018]进一步的，为使本装置能随着地下工程开挖的伸入而前进，设置为：所述壳体底部设置轮胎。
[0019]进一步的，一种适用于隧道岩爆段的储能装置及动态开挖方法，包括以下步骤：
[0020]S1：实时监测超前导洞地应力进行超前地质预报，明确开挖技术对地应力的整体影响，选取合适的开挖时间；
[0021]S2：通过分级设计开挖进尺半径和深度，随着开挖进尺的逐渐深入，每级开挖的半径随着开挖的深入逐渐增大，每级的进尺深度随着开挖的深入逐渐降低；
[0022]S3：到达开挖时间后，在隧道掌子面中心处进行超前开挖，并使用储能装置进行储能、注水和地应力检测；
[0023]S4：随着超前开挖的进尺，逐渐向前推进储能装置。
[0024]进一步的，所述步骤S1还包括以下子步骤：实时监测超前导洞地应力的同时应结合微震监测技术进行超前地质预报。
[0025]进一步的，所述步骤S4还包括以下子步骤：超前开挖过程中，下一级的超前开挖可根据前一级的开挖效果以及监控数据进行人为选择和调整。
[0026]进一步的，所述超前开挖采用光面爆破技术。
[0027]本方案原理：传统岩爆的处理方式均为被动防护，本技术通过多级开挖，将中等及强烈岩爆分解为可控式持续性轻微岩爆，主动引爆，并将部分岩爆能量转化为装置所需电能，各级开挖过程中进行高压注水，软化围岩，结合实时监控与超前预报，以便进行下一级的循环工作。
[0028]本方案具体运作时，确认岩爆开挖地段，根据实时监测超前导洞地应力进行超前
地质预报，明确开挖技术对地应力的整体影响，选取合适的开挖时间，其中超前开挖需采用光面爆破技术；确定开挖时间后，先设计分级开挖过程，优选为分3级进行超前开挖，在隧道掌子面中心处分别以R1、R2、R3为半径进行分级超前开挖，其中R1<R2<R3,第一级开挖进尺为优选为20m，第二级开挖进尺优选为10m，第三级开挖进尺为优选为2～3m，其中开挖半径R1、 R2、R3应结合具体工程进行选取，R1可取1/8～1/4洞径，R2可取1/4～1/2洞径，R3则根据前两级开挖效果以及监控数据进行人为选择。地应力主要通过前两级开挖方法与装置作用进行释放，但对于复杂的现场情况，必要时可升至四级进行开挖。
[0029]在开挖时间到达后，将储能装置放入岩爆地段，并开始进行超前开挖，其中储能装置主要由吸能装置、注水装置、地应力监测装置三部分组成。其中吸能装置为装置表面附着吸能按钮，岩爆发生时，岩石瞬时爆发出很大的能量，并在导洞内四处迸溅；当岩块碰撞智能吸储能岩爆装置表面按钮，通过挤压把机械能转化为电能进行储存。再通过注水装置对导洞内进行喷水，通过喷水软化岩石、冷却地热，逐步降低岩爆的可能性；监测装本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种适用于隧道岩爆段的储能装置，其特征在于，包括设置在岩爆段的壳体(1)和吸能装置；所述吸能装置包括吸能按钮(2)和蓄电池(3)，所述吸能按钮(2)设置在壳体外侧，所述蓄电池(3)设置在壳体内部，岩爆段飞溅的岩石会撞击吸能按钮(2)，所述吸能按钮(2)将机械能转化为电能储存在蓄电池(3)内。2.根据权利要求1所述的一种适用于隧道岩爆段的储能装置，其特征在于，还包括设置在吸能按钮(2)底部的发电机(8)，所述吸能按钮(2)向下挤压驱动发电机(8)中的转子转动切割磁场，所述发电机(8)通过整流装置将电能储存在蓄电池(3)中。3.根据权利要求2所述的一种适用于隧道岩爆段的储能装...
【专利技术属性】
技术研发人员：袁松，黎良仆，王希宝，
申请(专利权)人：四川省交通勘察设计研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：
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